Анізотропія магнітної сприйнятливості у шаруватому кристалі селеніду галію, інтеркальованого кобальтом
Автор: Фульмес Віталій Михайлович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Радіоелектронні апарати та засоби
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Робота виконана для опису експериментальних даних по намагніченості шаруватого напівпровідника (GaSe), у Ван-дер-Ваальсові щілини якого впроваджені, завдяки інтеркаляції іони кобальту. Експеримент проведено при накладанні зовнішнього поля у напрямку паралельному та перпендикулярному до шарів. Ми провели розрахунок з використанням 2 методів: при описові магнітної сприйнятливості за допомогою функції Бріллюена та виходячи із квазікласичного наближення для ідеального газу взаємодіючих пар атомів із їх магнітними моментами, об’єднаними обмінною взаємодією. У першому випадку із експериментальних даних ми використали значення залишкового магнітного моменту для обох напрямків, та кількість взаємодіючих атомів кобальта. Отримані значення узгоджуються із експериментальними даними. Квазікласичний розрахунок ми провели для різних значень обмінної взаємодій, різних температур, слабого та сильного магнітного поля. Тут ми розглядаємо d i s – рівні, розщепленні за рахунок обмінної взаємодії на величину енергії – с, с. Вважаємо, що стан атома описується квантовим числом S = 1. Тоді, після накладання магнітного поля, d – рівень розщепиться на 3 енергетичні рівні. Ми отримаємо 4 рівні енергії: – с, с-2µН, с,, с+ 2µН. Для такої системи ми обчислили статистичну суму і середнє значення магнітного моменту. При цьому вважаємо, що існує лише взаємодія між парами частинок. Ці пари між собою вже не взаємодіють, однак газ знаходиться в стані термодинамічної рівноваги. Усереднення ми проводили з використанням канонічного розподілу Гіббса. Для малої обмінної взаємодії ми отримали лінійну залежність магнітного моменту від прикладеного поля, дуже близьку до закону Кюрі - матеріал проявляє парамагнітні властивості. При малому магнітному полі і великою від’ємною обмінною взаємодією (феромагнетик) ми отримали теж лінійну залежність магнітного моменту від прикладеного поля – починається орієнтація магнітних моментів кластерів по полю. Магнітний момент в такому випадку набуває значно більших значень ніж у попередньому. При малому магнітному полі і великою додатною обмінною взаємодією ми отримали дуже малі значення магнітного моменту - матеріал проявляє антиферомагнітні властивості. Низькі температури, велике магнітне поле, дуже велика обмінна взаємодія: для магнітних моментів спостерігаємо повне впорядкування доменів (насичення) у разі феромагнітної взаємодії та дуже малий магнітний момент для антиферомагнетика. В роботі також виконаний огляд та проаналізовані хімічні зв’язки у твердому тілі та особливості фізико-хімічних властивостей матеріалів, пов’язані з ними. Описане явище інтеркаляції у шаруватих кристалах та проаналізовані структурні зміни, та зміни фізичних властивостей, спричинених інтеркаляцією